package com.johnny.dataStructures.tenalgorithm;

import java.util.Arrays;

public class DijstraAlgorithm {
    public static void main(String[] args) {
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        //邻接矩阵
        int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
        final int N = 65535;//表示不可连接
        matrix[0] = new int[]{N, 5, 7, N, N, N, 2};
        matrix[1] = new int[]{5, N, N, 9, N, N, 3};
        matrix[2] = new int[]{7, N, N, N, 8, N, N};
        matrix[3] = new int[]{N, 9, N, N, N, 4, N};
        matrix[4] = new int[]{N, N, 8, N, N, 5, 4};
        matrix[5] = new int[]{N, N, N, 4, 5, N, 6};
        matrix[6] = new int[]{2, 3, N, N, 4, 6, N};
        //创建 Graph对象
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
        //测试 ,矩阵显示
        graph.showGraph();
        //测试
        graph.djs(6);
        graph.showDijkstra();
    }
}

class Graph {
    private char[] vertex;// 顶点数组
    private int[][] matrix;//邻接矩阵
    private VisitedVertex vv;//已经访问的顶点的集合

    //构造器
    public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
        this.vertex = vertex;
        this.matrix = matrix;
    }

    //显示结果
    public void showDijkstra(){
        vv.show();
    }

    //显示图
    public void showGraph() {
        for (int[] link : matrix) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    //迪杰斯特拉算法实现

    /**
     * @param index 表示出发顶点对应的下标
     */
    public void djs(int index) {
        vv = new VisitedVertex(vertex.length, index);
        update(index);//更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
        for(int j =1;j<vertex.length;j++){
            index = vv.updateArr();//选择并返回新的访问顶点
            update(index);//更新index顶点到周围顶点的距离和前驱顶点
        }
    }

    //更新index下标顶点到周围顶点的距离和周围顶点的前驱顶点
    private void update(int index) {
        int len = 0;
        //根据遍历邻接矩阵的matrix[index] 行
        for (int j = 0; j < matrix[index].length; j++) {
            //len: 出发顶点到index顶点的距离 + 从index顶点到j顶点距离的和
            len = vv.getDis(index) + matrix[index][j];
            //如果j顶点没有被访问过，并且len < 出发顶点到j顶点的距离，就需要更新
            if (!vv.in(j) && len < vv.getDis(j)) {
                vv.updatePre(j, index); //更新j顶点的前驱为index顶点
                vv.udateDis(j, len); //更新出发顶点到j顶点的距离
            }
        }
    }
}

//已访问顶点集合
class VisitedVertex {
    //记录各个顶点是否访问过 1 表示方位过，0 表示未访问，会动态更新
    public int[] already_arr;
    //每个下标对应的值为前一个顶点下标，会动态更新
    public int[] pre_visited;
    //记录出发顶点到其他所有顶点的距离，比如G为出发顶点，就会记录G到其他顶点的距离，会动态跟新，求的最短距离会存放到dis
    public int[] dis;

    //构成器

    /**
     * @param length 顶点的个数
     * @param index  出发顶点对应的下标，比如G顶点，下标就是6
     */
    public VisitedVertex(int length, int index) {
        this.already_arr = new int[length];
        this.pre_visited = new int[length];
        this.dis = new int[length];
        //初始化dis数组
        Arrays.fill(dis, 65535);
        this.already_arr[index] = 1;// 设置出发顶点为1
        this.dis[index] = 0; //设置出发顶点到自己的访问距离为0
    }

    /**
     * 功能：判断index顶点是否被访问过
     *
     * @param index
     * @return 如果访问过，就返回true,否则访问false
     */
    public boolean in(int index) {
        return already_arr[index] == 1;
    }

    /**
     * 功能： 更新出发顶点到index的距离
     *
     * @param index
     * @param len
     */
    public void udateDis(int index, int len) {
        dis[index] = len;
    }

    /**
     * 功能：更新pre这个顶点的前驱为index顶点
     *
     * @param pre
     * @param index
     */
    public void updatePre(int pre, int index) {
        pre_visited[pre] = index;
    }

    /**
     * 功能：返回出发顶点到index顶点的距离
     *
     * @param index
     */
    public int getDis(int index) {
        return dis[index];
    }



    /**
     *  继续选择并返回新的访问顶点，比如这里的G 完后，就是A点作为新的访问顶点（注意不是出发顶点）
     * @return
     */
    public int updateArr(){
        int min = 65535,index = 0;
        for(int i=0;i<already_arr.length;i++){
            if(already_arr[i] == 0 && dis[i] < min){
                min = dis[i];
                index =i;
            }
        }
        //更新index 顶点被访问过
        already_arr[index]=1;
        return index;
    }

    //显示最后的结果
    //即将三个数组的情况输出
    public void show(){
        System.out.println("=======================");
        //输出already_arr
        for(int i:already_arr){
            System.out.print(i+ "  ");
        }
        System.out.println();
        //输出pre_visited
        for(int i:pre_visited){
            System.out.print(i+ "  ");
        }
        System.out.println();
        //输出pre_visited
        for(int i:dis){
            System.out.print(i+ "  ");
        }

        System.out.println();
        //显示最短距离
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        int count = 0;
        for(int i:dis){
            if(i != 65535){
                System.out.print(vertex[count]+ "("+i+")");
            }else{
                System.out.println("N ");
            }
            count++;
        }
        System.out.println();
    }
}